太陽(yáng)輻射強(qiáng)度的計(jì)算.ppt

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20-Dec-19,1,太陽(yáng)能利用,制稿人：王舒慶王利濤主講人：王舒慶,邯能涉縣光伏電力開(kāi)發(fā)有限公司,20-Dec-19,2,第一章太陽(yáng)輻射,20-Dec-19,3,1、地球的自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn),,1、基本概念地球的自轉(zhuǎn)：地球繞地軸不斷地自西向東旋轉(zhuǎn)，其周期為24h。由于地球的自轉(zhuǎn)，產(chǎn)生晝夜交替的現(xiàn)象。,20-Dec-19,4,黃道平面：地球繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道平面。地球自轉(zhuǎn)軸與黃道平面法線(xiàn)的夾角為2327。,1、地球的自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn),20-Dec-19,5,地球的公轉(zhuǎn)：由于地球自轉(zhuǎn)軸與黃道平面法線(xiàn)的夾角為2327，并且地球的自轉(zhuǎn)軸在公轉(zhuǎn)時(shí)在空間的方向始終保持不變，使得太陽(yáng)光線(xiàn)有時(shí)直射赤道，有時(shí)偏南，有時(shí)偏北，從而形成地球上季節(jié)的變化。,1、地球的自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn),春分（3－21）：太陽(yáng)直射赤道,冬至（12－21）：太陽(yáng)直射南回歸線(xiàn),夏至（6－21）：太陽(yáng)直射北回歸線(xiàn),秋分（9－21）：太陽(yáng)直射赤道,,,,,,,20-Dec-19,6,2、太陽(yáng)角,1－2－1、赤緯角?定義：地球中心與太陽(yáng)中心連線(xiàn)與地球赤道平面的夾角。它與所在地區(qū)無(wú)關(guān)，僅由日期決定：,,式中：?赤緯角n為一年中的日期序號(hào)。,20-Dec-19,7,,1－2－2、時(shí)角?定義：每小時(shí)地球自轉(zhuǎn)的角度為15，因此可采用一天中地球自轉(zhuǎn)的角度來(lái)表示時(shí)間。用來(lái)表示時(shí)間的地球自轉(zhuǎn)的角度稱(chēng)為時(shí)角，并規(guī)定正午時(shí)角為零，上午時(shí)間取負(fù)，下午時(shí)角為正。,1－2、太陽(yáng)角,20-Dec-19,8,真太陽(yáng)時(shí)H的規(guī)定：真太陽(yáng)時(shí)要求每天的中午12點(diǎn)，即當(dāng)?shù)靥?yáng)位于正南向的瞬時(shí)為正午。傳統(tǒng)上確定時(shí)辰，需使用真太陽(yáng)時(shí)，所以要把平太陽(yáng)時(shí)調(diào)整為真太陽(yáng)時(shí)。我們?nèi)粘Ｓ玫挠?jì)時(shí)是平太陽(yáng)時(shí)，平太陽(yáng)時(shí)假設(shè)地球繞太陽(yáng)是標(biāo)準(zhǔn)的圓形，一年中每天都是均勻的。北京時(shí)間是平太陽(yáng)時(shí)，每天都是24小時(shí)。而如果考慮地球繞日運(yùn)行的軌道是橢圓的，則地球相對(duì)于太陽(yáng)的自轉(zhuǎn)并不是均勻的，每天并不都是24小時(shí)，有時(shí)候少有時(shí)候多?？紤]到該因素得到的是真太陽(yáng)時(shí)。,1－2、太陽(yáng)角,20-Dec-19,9,時(shí)差e:真太陽(yáng)時(shí)與鐘表指示時(shí)間（平太陽(yáng)時(shí)）之間的差值。時(shí)差產(chǎn)生的原因：（1）太陽(yáng)與地球之間的距離和相對(duì)位置隨時(shí)間變化。（2）地球赤道平面與黃道平面成一定的夾角（2327）。,1－2、太陽(yáng)角,20-Dec-19,10,1－2、太陽(yáng)角,全年各日的時(shí)差e（單位：min）可用下式近似計(jì)算：,,各月21日的時(shí)差e：,20-Dec-19,11,,真太陽(yáng)時(shí)H與地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)Hs的換算：,1－2、太陽(yáng)角,式中：Hs－該地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，單位為h；L－當(dāng)?shù)氐慕?jīng)度，單位為；Ls－當(dāng)?shù)氐貐^(qū)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)所根據(jù)的經(jīng)度，單位為；－對(duì)于東半球，取正，對(duì)于西半球，取負(fù)。,,20-Dec-19,12,,例1：計(jì)算龍虎電站東經(jīng)113.8786月21日真太陽(yáng)時(shí)與北京時(shí)間的關(guān)系。解析：對(duì)于6月21日：e＝-1.4;因此：備注：北京時(shí)間依據(jù)東經(jīng)120所規(guī)定的，即Ls＝120；,1－2、太陽(yáng)角,,20-Dec-19,13,1－2、太陽(yáng)角,1－2－3、太陽(yáng)高度角h定義：地球表面上某點(diǎn)與太陽(yáng)的連線(xiàn)與地平面之間的夾角?？捎上率接?jì)算：,,,式中：?－當(dāng)?shù)鼐暥?，單位為?－赤緯角，單位為；?－太陽(yáng)時(shí)角，單位為,20-Dec-19,14,,,可見(jiàn)：太陽(yáng)高度角h隨地區(qū)、季節(jié)及每日時(shí)刻的變化而變化。,1－2、太陽(yáng)角,1－2－4、天頂角Z定義：地球表面上某點(diǎn)水平面的法線(xiàn)與太陽(yáng)光線(xiàn)的夾角。可由下式計(jì)算：,,20-Dec-19,15,1－2、太陽(yáng)角,1－2－5、太陽(yáng)方位角?定義：太陽(yáng)至地面上某給定點(diǎn)的連線(xiàn)在水平面上的投影與正南向（當(dāng)?shù)刈游缇€(xiàn)）的夾角。規(guī)定：偏東為負(fù)，偏西為正。,,,20-Dec-19,16,1－2、太陽(yáng)角,太陽(yáng)方位角?可由下式計(jì)算：,,當(dāng)采用上式計(jì)算出的sin?大于1時(shí)，太陽(yáng)方位角?改用下式計(jì)算：,,備注：?：赤緯角；?：時(shí)角；h：太陽(yáng)高度角；,20-Dec-19,17,1－2、太陽(yáng)角,,,,,,,,20-Dec-19,18,1－2、太陽(yáng)角,1－2－6、任意平面上的太陽(yáng)入射角i,任意表面的傾斜角?定義：任意傾斜面與水平面之間的夾角。,對(duì)于水平面：?＝0對(duì)于垂直面：?＝90,20-Dec-19,19,1－2、太陽(yáng)角,任意表面的方位角?定義：任意傾斜面的法線(xiàn)在水平面上的投影與正南方向線(xiàn)的夾角。規(guī)定：面向東時(shí)為負(fù)，面向西時(shí)為正。,20-Dec-19,20,1－2、太陽(yáng)角,太陽(yáng)入射角i定義：太陽(yáng)入射線(xiàn)與平面法線(xiàn)之間的夾角。,太陽(yáng)入射角i可由下式計(jì)算：,,式中：?－斜面傾角，單位為；?－太陽(yáng)方位角，單位為；?－斜面方位角，單位為;h－太陽(yáng)高度角。,20-Dec-19,21,1－2、太陽(yáng)角,幾種特殊的情況：對(duì)于水平面，?＝0，則：對(duì)于垂直面，?＝90，則：對(duì)于面向正南的傾斜面，?＝0，則：,,,,20-Dec-19,22,1－2、太陽(yáng)角,1－2－7、日出、日沒(méi)時(shí)角定義：太陽(yáng)視圓面中心出沒(méi)地平線(xiàn)瞬間的時(shí)角，亦即太陽(yáng)高度角為0時(shí)的時(shí)角。,令sinh＝0,,則：,式中：正值對(duì)應(yīng)日落時(shí)角，負(fù)值對(duì)應(yīng)日升時(shí)角。,20-Dec-19,23,例2：計(jì)算涉縣電站北緯36.7147月21日的日照時(shí)間。解析：對(duì)于7月21日：n=202,由可求得：赤緯角由可求得：時(shí)角則日照時(shí)間：。,1－2、太陽(yáng)角,,,20-Dec-19,24,1－3、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度計(jì)算,1－3－1、直射輻射、散射輻射和總輻射,基本概念散射輻射：經(jīng)過(guò)大氣和云層的反射、折射、散射作用改變了原來(lái)的傳播方向達(dá)到地球表面的、并無(wú)特定方向的這部分太陽(yáng)輻射。直射輻射：未被地球大氣層吸收、反射及折射仍保持原來(lái)的方向直達(dá)地球表面的這部分太陽(yáng)輻射?？偺?yáng)輻射：散射輻射與直射輻射的總和。,20-Dec-19,25,1－3、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度計(jì)算,1－3－2、太陽(yáng)常數(shù)定義：太陽(yáng)與地球之間為年平均距離時(shí)，地球大氣層上邊界處，垂直于太陽(yáng)光線(xiàn)的表面上，單位面積、單位時(shí)間所接受的太陽(yáng)輻射能，以I0表示。,最新測(cè)量結(jié)果表明：I0＝1367W/m2。,20-Dec-19,26,1－3、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度計(jì)算,各月大氣層外邊界處的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度變化,最大月與最小月相差約7％。,20-Dec-19,27,1－3、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度計(jì)算,1－3－3、大氣質(zhì)量m定義：太陽(yáng)光線(xiàn)穿過(guò)地球大氣層的路程與太陽(yáng)在天頂位置時(shí)光線(xiàn)穿過(guò)地球大氣層的路程之比。完全不同于通常所說(shuō)的“質(zhì)量”。,規(guī)定：在海平面上，當(dāng)太陽(yáng)處于天頂位置時(shí)，太陽(yáng)光線(xiàn)垂直照射所通過(guò)的路程為1。,忽略地球曲率的的影響，大氣質(zhì)量m由下式計(jì)算：,,20-Dec-19,28,1－3、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度計(jì)算,1－3－4、晴天地球表面的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度計(jì)算基本概念,法向太陽(yáng)輻射強(qiáng)度IDN：與太陽(yáng)光線(xiàn)相垂直的表面上（即太陽(yáng)光線(xiàn)法線(xiàn)方向）的太陽(yáng)直射輻射強(qiáng)度。,式中：I0－垂直與大氣層外邊界處的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度；P－大氣透明系數(shù)；m－光線(xiàn)透過(guò)的大氣質(zhì)量。,,20-Dec-19,29,1－3、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度計(jì)算,水平面直射太陽(yáng)輻射強(qiáng)度IDH,,,在直角?OAB中，有：,,20-Dec-19,30,1－3、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度計(jì)算,水平面散射輻射強(qiáng)度IdH,,水平面上的總輻射強(qiáng)度IH,,20-Dec-19,31,1－3、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度計(jì)算,1－3－5、任意傾斜面上的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度計(jì)算,,式中：ID?－傾斜面上太陽(yáng)直射輻射強(qiáng)度；Id?－傾斜面上太陽(yáng)散射輻射強(qiáng)度；IR?－傾斜面上所獲得的地面反射輻射強(qiáng)度。,傾斜面上的總輻射強(qiáng)度I?,20-Dec-19,32,1－3、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度計(jì)算,傾斜面上太陽(yáng)直射輻射強(qiáng)度ID?,,,在直角?OAB中，有：,在直角?OAC中，有：,因此：,20-Dec-19,33,1－3、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度計(jì)算,傾斜面上太陽(yáng)直射輻射強(qiáng)度Id?,可由下式計(jì)算：,傾斜面上所獲得的地面反射輻射強(qiáng)度IR?,20-Dec-19,34,1－3、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度計(jì)算,,,,,,,20-Dec-19,35,Thanksforyourattention!,